Question

假设我们有以下代码来计算出现事件的次数：

int i=0;
void f() {
   // do stuff  . . .
   if(something_happens) ++i;
}

int main() {
    std::vector<std::thread> threads;
    for(int j = 0; j< std::thread::hardware_concurrency(); ++j) {
        threads.push_back(std::thread(f));
    }

    std::for_each(threads.begin(), threads.end(), std::mem_fn(&std::thread_join));
    std::cout << "i = " << i << '\n';
}

目前，i上有明显的竞争条件。使用C ++ 11，什么是（1）消除这种竞争条件的最简单方法，以及（2）最快的方法？，最好不使用互斥锁。感谢。

更新：使用注释来使用atomics，我得到了一个在英特尔编译器版本13下编译的工作程序：

#include <iostream>
#include <thread>
#include <vector>
#include <atomic>
#include <algorithm>

std::atomic<unsigned long long> i = 0;

void f(int j) {
    if(j%2==0) {
        ++i;
    }  
}

int main() {
    std::cout << "Atomic i = " << i << "\n";
    int numThreads = 8; //std::thread::hardware_concurrency() not yet implemented by Intel
    std::vector<std::thread> threads;
    for(int k=0; k< numThreads; ++k) {
        threads.push_back(std::thread(f, k));
    }

    std::for_each(threads.begin(), threads.end(), std::mem_fn(&std::thread::join));
        std::cout << "Atomic i = " << i << "\n";
    }

Answer 1

您可能需要查看atomic types。您可以在不需要锁/互斥锁的情况下访问它们。

Answer 2

我们通过声明一个数组[nThreads]解决了类似的问题，然后我们为每个线程提供了一个范围从0-n的id，然后该线程可以安全地写入它在数组中的位置。然后你可以将数组相加得到总和。然而，这只是有用的，只要你不需要在所有线程都死之前对数组求和。

为了更高效，我们在每个线程上都有一个本地计数器，然后我们在线程死亡之前附加到数组。

示例（伪代码：）

counter[nThreads];

thread(int id)
{
    // Do stuff
    if(something happened)
       counter[id]++;   
}

或

counter[nThreads];

thread(int id)
{
    int localcounter = 0;
    //Do stuff
    if(something happened)
       localcounter++;   

    //Thread is about to die
    counter[id] = localcounter;
}

Answer 3

您可以使用InterlockedIncrement功能。

MSDN在Synchronization Functions的标语下记录了许多以原子方式改变变量的函数 - 它们可能对您有用。

Answer 4

这不仅仅是一种竞争条件，如果您的编译器决定，您可能根本没有在线程之间传递实际的i值。

显然atomic是好方法。互斥也是一种好方法，当你没有碰撞时，它们就像原子一样快。只有当他们真正需要使内核与sleeping和ready线程队列混合时，它们才会变慢。可以获得taxy的是，如果等待信号没有使用condition variable，在这种情况下，您可能必须等待ready线程的计划内核标记为running，这可以很长（30ms）。

atomics会让你获得最优，甚至可能比condition variable更容易维护，这要归功于不必关心spurious事件和notify_one与notify_all等

如果检查C ++ 11制造的STL的shared_ptr基类，它们包含base_count或（base_shared_count或其他），它们的工作方式完全符合您的需要。如果愿意，您也可以检查新的boost :: shared_count实现。

在没有互斥体的情况下在C ++ 11中实现共享整数计数器的最简单方法：

4 个答案: